CN109148389B - 温度循环测试时阻止产生裂纹的器件和工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件，将顶层金属和钝化层窗口制作成圆弧形，增加钝化层的厚度，使钝化层厚度大于顶层金属的厚度。本发明还公开了一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法。本发明能够有效解决钝化层以及顶层金属的裂纹问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件。本发明还涉及一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法。
背景技术
射频横向双扩散场效应管(RFLDMOS)具有高工作频率、高耐压、高输出功率、高增益、高线性等优点，被广泛应用在移动发射基站、广播电视发射基站等，宽带频率调制发射机，机载应答器，雷达系统等；基于其应用领域，产品的可靠性要求较高；其中有一个温度循环测试(温度-65℃～+150℃，500个循环)；由于硅片和塑性封装材料的热膨胀系数的差异，硅片的钝化层会产生裂缝。
裂缝的产生主要是由于这里的形貌变化较大引起的；RFLDMOS是高功率射频器件，其栅的总宽度较大，从10毫米到100毫米以上，通常由多指并联而成，每指栅宽也在0.5毫米以上。这样在器件的漏极单指电流较大，所以采用了3微米的厚金属。钝化层是氧化硅和氮化硅的叠层，总厚度在1.5微米，同时钝化层窗口离金属边缘较近，在金属边缘和钝化层的窗口处，会形成较大的形貌差，特别是在金属和钝化层角的位置，覆盖在金属边缘和钝化层窗口处的钝化层会产生裂缝，有时顶层金属也会产生裂缝，如图1。图1中，1为顶层金属，2为钝化层，3为氮化硅，4为二氧化硅(SiO2)，5为氮化钛(TiN)，6为铝铜(AlCu)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件，能够有效解决钝化层以及顶层金属的裂纹问题；为此本发明还要提供一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法。
为解决上述技术问题，本发明的温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件是采用如下技术方案实现的：
将顶层金属和钝化层窗口设计成圆弧形，增加钝化层的厚度，使钝化层厚度大于顶层金属的厚度。
所述温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法，在顶层金属刻蚀后，包括如下步骤：
步骤1、在所述顶层金属上端淀积一层氧化硅，厚度为
步骤2、用大的钝化层窗口光刻版进行光刻和干法刻蚀，将氧化硅和氮化钛去除；
步骤3、先淀积1000埃以上富硅的氧化硅，然后淀积HDP，厚度为1微米以上；
步骤4、再淀积一层氧化硅，使氧化硅介质厚度达到顶层金属厚度，最后淀积钝化层的氮化硅；使形成的钝化层厚度到大于顶层金属厚度；
步骤5、用较小的钝化层窗口进行光刻和干法刻蚀，把氮化硅和氧化硅去除，停在顶层金属层；
所述较小的钝化层窗口比大的钝化层窗口小10微米以上。
本发明通过将顶层金属和钝化层窗口设计成圆弧形，以减少顶层金属和钝化层窗口的应力，同时增加钝化层的厚度，使钝化层厚度大于顶层金属的厚度，这样由较厚介质层形成的钝化层窗口离顶层金属边缘较远，使裂纹问题不易发生。
本发明通过更新版图设计，以及增加钝化层介质厚度，能够有效解决钝化层以及顶层金属的裂缝问题。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是顶层金属和钝化层及窗口的版图和截面示意图；
图2是温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件结构示意图；
图3是温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法示意图(一)；
图4是温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法示意图(二)。
具体实施方式
结合图2所示，RFLDMOS是功率阵列，漏和栅的引出端为长方形，长度远大于宽度。所述温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件，是将漏和栅的引出端的顶层金属1、第一钝化层窗口7、第二钝化层窗口8的转角处和窄边(即引出端的宽度)做成圆弧形，圆弧直径大于漏和栅的引出端的宽度。
RFLDMOS的源端的顶层金属和钝化层窗口只用于成品率测试，其引出端长和宽基本接近，转角处也进行圆弧处理，即也做成圆弧形。
其它顶层金属也进行圆弧处理，即也做成圆弧形。
具体实施中，采用两次钝化层窗口的方法，先淀积一层较薄的氧化硅，用较大的钝化层窗口进行光刻和刻蚀，再淀积较厚的氧化硅层，为得到较倾斜的形貌来对顶层金属和钝化层介质形成支撑，先淀积高密度等离子体(HDP)，再淀积常规氧化硅，最后淀积氮化硅，其总厚度高于顶层金属，然后用较小的窗口光刻和刻蚀钝化层形成最终的钝化层窗口。
所述温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法，在顶层金属刻蚀后，工艺流程如下：
结合图3所示，淀积一层薄的氧化硅，厚度在1000～2000埃。
用大的钝化层窗口光刻版进行光刻和干法刻蚀，将氧化硅和氮化钛(此处的氮化硅是随顶层金属一起淀积的)去除。
为得到较倾斜的形貌来对顶层金属和钝化层介质形成支撑，先淀积1000埃以上的富硅的氧化硅7，然后淀积HDP(高密度等离子体)，厚度在1微米以上，先淀积富硅的氧化硅7是由于HDP有溅射，会对顶层金属(即图3中的铝铜6)角部形成刻蚀，富硅的氧化硅可以防止对金属的刻蚀。图3中的8为顶层金属下面的氧化硅。
结合图4所示，再淀积一层常规的氧化硅9，使氧化硅介质厚度达到或接近顶层金属厚度，最后淀积钝化层的氮化硅3；淀积的富硅的氧化硅、HDP、常规的氧化硅、氮化硅，其总厚度高于顶层金属，也就是说使形成的钝化层厚度大于顶层金属厚度。
用较小的钝化层窗口进行光刻和干法刻蚀，把氮化硅和氧化硅去除，停在金属层。
所述较小的钝化层窗口要比大的钝化层窗口小10微米以上，典型的在20微米。
本发明通过把顶层金属和钝化层窗口拐角处进行圆弧化版图处理，同时增加钝化层厚度到大于顶层金属厚度，并将钝化层介质盖住顶层金属的侧面形成斜坡，可有效地抵抗温度循环测试时，由于硅片和封装的塑性材料的热膨胀系数不同造成的应力，而在钝化层介质中产生裂纹。
本发明用到的版图处理及增加介质厚度，都是半导体制造厂成熟方法，在大规模生产中不易发生问题。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的器件，其特征在于：将顶层金属和钝化层窗口制作成圆弧形，增加钝化层的厚度，使钝化层厚度大于顶层金属的厚度；
所述器件的漏端和栅端的引出端为长方形，其长度大于宽度，漏端和栅端的引出端的顶层金属、第一钝化层窗口、第二钝化层窗口的转角处和窄边为圆弧形，圆弧直径大于所述宽度。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于：所述器件的源端的顶层金属和钝化层窗口的转角处为圆弧形。
3.如权利要求2所述的器件，其特征在于：将其它顶层金属也进行圆弧处理，即也为圆弧形。
4.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于：将所述钝化层覆盖住顶层金属的侧面形成斜坡形。
5.一种温度循环可靠性测试时阻止钝化层产生裂纹的工艺方法，其特征在于，在顶层金属刻蚀后，包括如下步骤：
步骤1、在所述顶层金属上端淀积一层氧化硅，厚度为
步骤2、用大的钝化层窗口光刻版进行光刻和干法刻蚀，将氧化硅和顶层金属上的氮化钛去除；
步骤3、先淀积1000埃以上富硅的氧化硅，然后淀积HDP，厚度为1微米以上；
步骤4、再淀积一层氧化硅，使氧化硅介质厚度达到顶层金属厚度，最后淀积钝化层的氮化硅；使形成的钝化层厚度到大于顶层金属厚度；
步骤5、用较小的钝化层窗口进行光刻和干法刻蚀，把氮化硅和氧化硅去除，停在顶层金属层；
所述较小的钝化层窗口要比大的钝化层窗口小10微米以上。
6.如权利要求5所述的工艺方法，其特征在于：所述较小的钝化层窗口比大的钝化层窗口小20微米。
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